基于“模型認知”融合真實情境的“鹽類的水解”教學(xué)設(shè)計與實踐

盛韻

摘要：新課標(biāo)要求培養(yǎng)學(xué)科核心素養(yǎng)，并建議以真實情境設(shè)計教學(xué)。以“鹽類的水解”第一課時為例，呈現(xiàn)了基于“模型認知”、融合了真實情境的教學(xué)設(shè)計思路，以油條膨脹原理為情境，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任的學(xué)科核心素養(yǎng);以溶液認知模型引導(dǎo)學(xué)生自主分析鹽溶液中的微觀行為，培養(yǎng)宏觀辨識與微觀探析、模型認知、變化觀念與平衡思想的學(xué)科核心素養(yǎng)，降低了學(xué)習(xí)難度，掌握溶液多平衡問題的分析模型。

關(guān)鍵詞：模型認知;真實情境;鹽類的水解

文章編號：1008-0546（2022）10-0064-04中圖分類號：G632.41文獻標(biāo)識碼：B

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》明確提出：要以發(fā)展化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)為主旨，其中“模型認知”要求學(xué)生能運用多種認知模型來描述和解釋物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和變化，預(yù)測物質(zhì)及其變化的可能結(jié)果。同時，也倡導(dǎo)真實問題情境的創(chuàng)設(shè)，以開展“素養(yǎng)為本”的教學(xué)。[1]“鹽類水解”是離子平衡的重難點內(nèi)容，傳統(tǒng)教學(xué)一般先通過實驗事實得出鹽溶液酸堿性及與鹽的類別的關(guān)系，然后直接講授實質(zhì)——鹽溶液中微觀粒子在溶液中的變化。學(xué)生在學(xué)習(xí)后沒有建立起溶液中多平衡體系的分析模型，遇到實際復(fù)雜溶液中與離子平衡有關(guān)的問題不會預(yù)測、解釋。為解決該問題，筆者設(shè)計了基于“模型認知”、融合了真實情境的“鹽類水解”的教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生運用模型預(yù)測、解釋鹽溶液的酸堿性，為后續(xù)多平衡體系問題的解決提供方法模型。

一、學(xué)情分析

高二的學(xué)生在學(xué)習(xí)“鹽類的水解”之前，已經(jīng)學(xué)習(xí)過離子反應(yīng)及離子方程式的書寫，能初步分析出溶液中離子間的相互作用。通過《選擇性必修一》第二章和第三章前兩節(jié)的學(xué)習(xí)，建立起化學(xué)平衡概念，掌握了弱電解質(zhì)電離平衡和溶液酸堿性的知識，逐步形成了“變化觀念與平衡思想”的素養(yǎng)。但鹽類水解研究的視角從單一溶質(zhì)、單一溶劑過渡到溶質(zhì)和溶劑的相互影響，從單一平衡到多重平衡，學(xué)生應(yīng)用微粒觀、平衡觀進行綜合分析微觀粒子行為、解釋宏觀現(xiàn)象的能力略顯不足，有待建構(gòu)分析多平衡體系的溶液認知模型。

二、教學(xué)目標(biāo)

1.通過油條膨松原理及泡沫滅火器原理，預(yù)測鹽溶液有不同的酸堿性，體會化學(xué)與生活實際的聯(lián)系。

2.利用溶液認知模型，從微粒角度預(yù)測并分析鹽溶液的酸堿性，培養(yǎng)模型認知素養(yǎng)、宏觀辨識與微觀探析素養(yǎng)，樹立微粒觀、變化觀、平衡觀。

3.歸納鹽類水解的定義、條件、規(guī)律，能正確書寫鹽類水解的離子方程式。

4.通過小組實驗驗證鹽溶液的酸堿性，以及體會油條膨脹原理的實驗，增強學(xué)生的實驗操作能力，提高對生活中與化學(xué)有關(guān)問題的興趣。

三、教學(xué)設(shè)計思路

教學(xué)設(shè)計思路（見表1）。

四、教學(xué)過程

環(huán)節(jié)1：創(chuàng)設(shè)情境，提出問題

【教師導(dǎo)入】油條是常見的早點之一，松脆可口，大家在吃油條的時候會想到炸油條的原理和泡沫滅火器的原理竟然是一樣的嗎？

【教師展示】播放視頻——油條膨脹劑和泡沫滅火器的試劑和反應(yīng)原理

【教師提問】能使油條膨脹的原料是？

【學(xué)生回答】明礬和純堿。

【教師講解】原理是Al3+和CO-生成了Al（OH）3和CO2。泡沫滅火器用的是Al2（SO4）3和小蘇打，也生成了Al（OH）3和CO2。

【教師追問】這兩個反應(yīng)中，CO-或者HCO都轉(zhuǎn)化成了CO2，應(yīng)該是和哪種性質(zhì)的物質(zhì)反應(yīng)呢？Al3+轉(zhuǎn)化為Al（OH）3是和哪種性質(zhì)的物質(zhì)反應(yīng)？

【學(xué)生回答】CO-或者HCO都轉(zhuǎn)化成了CO2，是與酸性物質(zhì)反應(yīng);Al3+轉(zhuǎn)化為Al（OH）3是與堿性物質(zhì)反應(yīng)。

【教師追問】反應(yīng)物中有酸堿嗎？反應(yīng)物的物質(zhì)類別都是？據(jù)此，你有什么猜想？

【學(xué)生猜想】反應(yīng)物的物質(zhì)類別是鹽，鹽溶液可能顯酸堿性。

【教師引出主題】本節(jié)的內(nèi)容是鹽溶液的酸堿性。

設(shè)計意圖：從學(xué)生熟悉的生活情境導(dǎo)入，利用炸油條和泡沫滅火器的原理相同，快速吸引學(xué)生注意力，激發(fā)興趣。通過教師引導(dǎo)學(xué)生分析反應(yīng)原理，自主得出鹽溶液可能顯酸堿性的猜想，并為后續(xù)預(yù)測硫酸鋁的酸堿性做好鋪墊。

環(huán)節(jié)2：分析預(yù)測，實驗驗證

【教師提問】我們已經(jīng)知道純堿和小蘇打是堿性的，預(yù)測：硫酸鋁可能是什么性質(zhì)？

【學(xué)生回答】酸性。

【學(xué)生活動】應(yīng)用教師給出的溶液認知模型（見圖1），分析硫酸鋁溶液中的行為、判斷它是否為酸性。并把分析過程填寫在圖中。從溶劑、溶質(zhì)的角度，依次分析物質(zhì)、存在的離子、哪些離子間可以相互反應(yīng)，導(dǎo)致平衡如何移動，結(jié)果是什么。

【學(xué)生展示講解】溶液組成分為兩部分：溶劑和溶質(zhì)，即水和Al2（SO4）3，存在的離子：有Al2（SO4）3完全電離產(chǎn)生的Al3+、SO水部分電離產(chǎn)生的H+和OH-。而Al3+和OH-可以結(jié)合生成Al（OH）3，使c（OH-）減小，水電離平衡就會正向移動，c（H+）增大，最終，c（H+）>c（OH-）溶液顯酸性（見圖2）。

【教師追問】為什么Al3+和OH-能結(jié)合，H+和SO-不結(jié)合？

【學(xué)生回答】H2SO4是強電解質(zhì)，完全電離，離子不能結(jié)合成H2SO4分子。而Al3+和OH-結(jié)合是因為Al（OH）3是弱電解質(zhì)。

【教師強調(diào)】必須是能生成弱電解質(zhì)的離子間才能結(jié)合。

【學(xué)生活動】按照同樣的分析模型，分析CH3COONa和NaCl溶液的酸堿性。畫圖并展示講解。（圖像略）CH3COONa溶液中CH3COO-結(jié)合水中的H+，水電離平衡正向移動，c（OH-）增大，顯堿性。NaCl溶液中離子間不能相互結(jié)合，c（H+）=c（OH-），顯中性。

【實驗驗證】分組實驗，用pH試紙測硫酸鋁、醋酸鈉、氯化鈉溶液的酸堿性。實驗結(jié)果與理論分析一致。

設(shè)計意圖：學(xué)生認知鹽類水解的障礙點在于之前都是分析單一溶質(zhì)或單一溶劑的電離平衡，而鹽類水解需要從溶劑、溶質(zhì)兩個角度綜合分析微粒間的相互作用及平衡的移動。教師給出分析模型，學(xué)生運用模型分析，自主突破難點。之后再進行實驗驗證，符合新課程“POE”（預(yù)測-觀察-解釋）策略。[2]該溶液認知模型也是多平衡體系的分析模型，熟練運用該模型為后續(xù)解決多平衡問題打下基礎(chǔ)。在過程中通過學(xué)生

自主分析、展示和教師追問，強調(diào)只有結(jié)合后能生成弱電解質(zhì)的離子才能相互結(jié)合，為部分對強、弱電解質(zhì)區(qū)別理解不到位的學(xué)生掃清錯誤認知。發(fā)展了學(xué)生模型認知、宏觀辨識和微觀探析的素養(yǎng)。

環(huán)節(jié)3：梳理歸納，給出定義

【師生對話】歸納鹽類水解的定義。再次用溶液模型圖示化定義（見圖3）。

【教師追問】鹽類的水解對水的電離平衡有什么影響？

【學(xué)生回答】促進水電離。

【教師追問】所有的鹽都能水解嗎？鹽電離出什么樣的離子才能水解？

【學(xué)生回答】鹽電離出的離子要能和H+或OH-反應(yīng)生成弱電解質(zhì)。

【教師小結(jié)】鹽類水解的條件：有弱才水解，無弱不水解，誰弱誰水解。

設(shè)計意圖：在環(huán)節(jié)2的分析基礎(chǔ)上，自然歸納出鹽類水解的定義，討論鹽類水解的實質(zhì)和發(fā)生的條件，仍然用該模型進行圖示化呈現(xiàn)，有助于學(xué)生理解。

環(huán)節(jié)4：符號表征，總結(jié)規(guī)律

【教師設(shè)問】剛才我們是用三個式子表示的Al2（SO4）3水解的過程，那怎么用一個總反應(yīng)方程式來表示呢？我們一起書寫Al2（SO4）3水解的離子方程式。

【教師引導(dǎo)】哪種離子水解？它結(jié)合什么微粒？

【學(xué)生回答】鋁離子，Al3+結(jié)合OH-。

【教師追問】離子方程式中能寫成OH-嗎？為什么？

【學(xué)生回答】不能，OH-來源于水，水是弱電解質(zhì)不能拆。

【教師追問】Al3+和H2O生成Al（OH）3，和H+。中間用什么號？怎么理解？

【師生交流】鹽類水解的反應(yīng)物類別是鹽和水，生成物類別是酸和堿，這個反應(yīng)的逆反應(yīng)是酸堿中和，中和反應(yīng)都寫“=”是很徹底的，所以鹽類水解很微弱，寫可逆號。

【教師追問】氫氧化鋁標(biāo)沉淀符號嗎？

【學(xué)生回答】鹽類水解是很微弱的，生成的弱酸弱堿濃度很小，不標(biāo)沉淀氣體符號。

【教師展示】Al2（SO4）3水解的離子方程式：Al3++3H2OAl（OH）3+3H+

【教師提問】碳酸鈉中哪種離子水解？CO-和H2O生成？

【學(xué)生回答】HCO或H2CO3或H2O和CO2等。

【教師講解】H2CO3是多元弱酸，是分步電離的，所以多元弱酸的酸根也是分步水解的，每步只結(jié)合一個H+。且水解很微弱，H2CO3濃度很小無法分解。

【學(xué)生練習(xí)并展示交流】書寫CO-兩步水解的離子方程式。

【教師提問】哪一步程度更大呢？從平衡移動角度解釋。

【學(xué)生回答】第一步。第一步水解出的OH-對第二步有抑制作用。

【學(xué)生活動】寫出K2SO3、CH3COONa、FeCl3、NH4Cl水解的離子方程式，并判斷其溶液的酸堿性，對上述鹽按照強酸弱堿鹽、強堿弱酸鹽、強酸強堿鹽進行分類，并總結(jié)鹽的類型與鹽溶液酸堿性的規(guī)律。

【學(xué)生展示互評】展示學(xué)生成果，通過生生互評再次對水解離子方程式中的注意事項進行強化，并得出水解的規(guī)律：誰強顯誰性，同強顯中性。

設(shè)計意圖：從鹽類水解是中和反應(yīng)逆反應(yīng)的角度講解鹽類水解是很微弱的，比較簡單。通過師生互動，明確水解離子方程式中的注意事項，之后再讓學(xué)生練習(xí)書寫多種鹽水解的離子方程式，并在此基礎(chǔ)上得出鹽類型與酸堿性的規(guī)律，自然過渡。規(guī)律的總結(jié)可發(fā)展學(xué)生證據(jù)推理的素養(yǎng)。

環(huán)節(jié)5：回歸情境，趣味實驗

【教師過渡】本節(jié)課我們從油條說起，一起分析了鹽類水解的微觀過程、實質(zhì)、方程式書寫和規(guī)律，最后我們還是回到油條中去，實驗體驗油條的膨化。

【分組實驗】用硫酸鋁和小蘇打真的可以做膨化劑嗎？

實驗操作：（1）向空燒杯中加入2藥匙面粉

（2）加入1藥匙硫酸鋁固體和1藥匙小蘇打，玻璃棒攪拌均勻

（3）加入2-3滴管水，觀察現(xiàn)象。

實驗現(xiàn)象：混合物中有氣孔生成，混合物膨脹（見圖4）。

【教師設(shè)疑】通過實驗大家都感受到了產(chǎn)氣發(fā)面的過程。但要想讓油條松軟，只加膨化劑是不夠的，必須是兩根一起炸，這又是為什么呢？

【教師展示】視頻：油條兩根一起炸的原因（單根炸，油溫過高，油條表面迅速變硬難以繼續(xù)膨脹，較為“瘦弱”;兩根一起炸，兩根接觸的地方不會直接接觸到熱油，產(chǎn)生的二氧化碳氣體可以接觸部分為中心向兩側(cè)慢慢膨脹）

【學(xué)生感悟】看來做油條也不是一件簡單的事啊！既要明白原理，還要注意操作！在生活中要養(yǎng)成觀察琢磨的好習(xí)慣。

【達標(biāo)檢測】學(xué)生練習(xí)展示。

設(shè)計意圖：以趣味實驗感受鹽類水解的應(yīng)用——膨松劑，推動課堂氣氛到達高潮。從“油條”情境中導(dǎo)入，再回歸“油條”情境，學(xué)生充分體會到化學(xué)與生活間緊密的聯(lián)系，認識到化學(xué)的價值，培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任。

五、教學(xué)效果及反思

本節(jié)課教學(xué)設(shè)計打破教材的安排體系，以炸油條和泡沫滅火器中相似的化學(xué)原理為情境線索，引出鹽溶液的酸堿性，學(xué)生應(yīng)用溶液模型自主分析鹽溶液中的微粒行為，預(yù)測出鹽溶液的酸堿性并作出解釋，再進行實驗驗證、歸納出鹽類水解。與以往演繹式的教學(xué)模式相比，基于模型的教學(xué)策略能使學(xué)生更深入地理解鹽類水解的本質(zhì)，掌握分析溶液問題的角度、關(guān)鍵要素和步驟，有助于學(xué)生打通“離子平衡”大單元的學(xué)習(xí)。本節(jié)課充分調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，學(xué)生自主分析、講解展示、師生間深入追問、學(xué)生練習(xí)、生生互評，將學(xué)生內(nèi)隱的思維過程外顯且提煉出來，糾正學(xué)生的認知誤區(qū)。學(xué)生課堂參與度高，學(xué)習(xí)程度較深，展示成果正確率高。本節(jié)課選取的炸油條情境，貼近學(xué)生生活，激發(fā)學(xué)生興趣，充分發(fā)揮情境的脈絡(luò)作用。課前導(dǎo)入，課程最后以趣味實驗的形式，讓學(xué)生真切體會鹽類水解原理的應(yīng)用——制造油條膨松劑產(chǎn)氣發(fā)面，體會化學(xué)的社會價值，首尾呼應(yīng)?？傊?，對于概念原理課，要強化模型的建構(gòu)與應(yīng)用，外顯學(xué)生思維并發(fā)現(xiàn)糾正其認知錯誤，才能使學(xué)生真正理解概念本質(zhì)。

參考文獻

[1]中華人民共和國教育部.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[2]鄧琳，王后雄.POE教學(xué)策略在化學(xué)概念教學(xué)中的應(yīng)用[J].中學(xué)化學(xué)，2016（3）：1-3.